安全喜

(河南平高电气股份有限公司，河南 平顶山 467099）

电气高压开关设备在线监测技术与优越性分析

安全喜

(河南平高电气股份有限公司，河南 平顶山 467099）

对电气高压开关来说，定期维修是维护设备正常运行的基础，而维修是以监测为基础的，无论设备是否出现了故障，都要借助相关的技术对其运行情况进行监测和故障诊断，这种按状态维修的方法正在得到国内外业界的广泛认可和使用。文章以此为基础，首先对我国电气高压开关设备的技术现状进行了分析，然后讨论了相关的在线监测技术，最后从多个层面对电气高压开关设备在线监测技术的优越性进行了系统的分析。

电气高压开关设备；在线监测技术；优越性

当前，随着经济社会的不断进步，以及社会对相关事业发展的要求越来越高，我国电网的复杂化也正在向纵深方向发展，其与社会的关联度越来越高，同时，人们对供电质量与可靠性的要求也在持续提升,尤其对电气高压开关设备的正常、高效运行提出了更“苛刻”的要求[1]。在这种情况下，一些科研机构以及相关的科学技术部门以此为契机，借助多种技术手段和相关材料的应用，将高压开关设备的技术水平提升到了前所未有的高度，供用电的可靠性得到了增强，开关设备的性能也在稳步提高。尤为重要的是，在微电子技术、计算机技术以及光纤技术、传感器技术和通信技术的辅助下，对电气高压开关柜的实时监测技术有了飞跃式的提升，高压电气设备的运行状态处在了更好的状态之中[2]。本文旨在转变传统的维护和监测方式，使之沿着“按状态维护”的方向运行，在统一设计和统一制造的过程中，最大限度地提高电气产品的质量和运行效率。

1 我国电气高压开关设备的技术现状

自上个世纪中叶以来，我国一直使用传统的空气断路器，这和同期的国际水平相比处于极低的水平。经过了长时间的努力之后，在1968年，我国研制生产出了第一只商品化真空开关管，可是由于技术的原因以及历史和现实因素的影响，当时的技术水平还十分有限，该产品和国外产品相比在性能和质量方面有明显的差距。十年之后，我国开始引进SF6断路器，时至今日，我国电力系统的高压开关设备几乎都以SF6断路器与真空断路器为基础开展工作，这在很大程度上解决了供电系统的安全运行问题[3]。目前，我国电力系统借助电压等级对断路器的使用情况进行了明确的划分，超过40kV的高压开关使用SF6断路器，低于40kV的使用真空断路器。前者又分为两种结构，一个是瓷柱式，一个是罐式[4]。当然，实践表明，在低于40kV的电网中，真空开关得到了更为广泛的应用，110kV双断口真空断路器也在科研人员的努力下研制成功，并投入使用。

2 电气高压开关设备的在线监测技术

2.1 机械状态监测技术

机械状态监测技术是电气高压开关设备的主要在线监测技术，在新建变电站中装位移传感器与小电流传感器能够对断路器的机械特性能进行全面、系统的监测。对于那些已经投入运行的变电站来说，在断路器机构箱内安装位移传感器就显得十分不适合，其原因在于，位移传感器安装在断路器主轴之上目的在于对断路器的位置信息进行测量。可是，在进行现场改造的过程中，就要改动断路器操作机构，其中的部分机构应该更换断路器主轴，或者将整个灭弧室提起，这会增加断路器的安全风险[5]。因此，在安装小电流传感器时，要借助监测断路器分闸和合闸线圈电流波形以及储能电机的电流，对储能状态、储能时间、频率等信息进行计算和分析，以便能够获取操动机构的工作状态、断路器的工作状态，这样一来，就能够最大限度地发现故障发生的信息，提前预防，提前维修，保证设备的顺利运行。

2.2 局放监测技术

对于一些新建的变电站一般建议使用内置传感器方式，把传感器提前预埋在本体之中。对于那些已经投入运行的变电站来说，一般要进行改造，而改造的方式一般为内置局放传感器与外置局放传感器两种。对前者来说，其测量精度相对较高，具有较强的抗干扰能力，可是在实际操作中，需要打开本体才能进行安装，此外，对停电时间的要求较高；而后者的安装相对简便，不需要打开本体，对停电时间的要求也较低，可是在测量精度方面不如前者。对于监测模式来说，分为在线监测与离线监测两种模式。前者能够对GIS内部绝缘缺陷完成实时监测，其作用在于能够做到提前预防，精确定位和定点检修，能够极大提高设备的运行效率和运行效果，但是其相对成本较高；后者一般只能对GIS内部绝缘缺陷进行定时监测，实效性较之于前者较差，可是相对成本较低，一般情况下，只需一套局放监测就能完成监测任务[6]。

2.3 避雷器状态监测技术

该技术借助远传避雷器监测器工作，能够监测流经避雷器的泄露电流与系统电压以及动作次数等，并以此为基础对阻性电流和有功损耗进行分析，可以高效地反映避雷器的绝缘状态，同时，还可以把测量结果进一步上传到后台系统之中，便于后续工作的开展。这一技术在新建变电站与已投运变电站中都能够加以实施，并且操作简便，对条件的要求较低。尤其对已经投入运行的变电站来说，更换过程和安装过程都极为简便。

3 电气高压开关设备在线监测技术的优越性分析

3.1 智能化优势

在这一技术体系中，现场总线、模块化设计以及接插式安装等方式得到了持续的推广与使用，使得高压开关设备现场快速安装更为简便。此外，操做起来也更加方便和可靠，性能也得到了极大的改善。更为重要的是，免维护设备和自动监测系统的应用极大地缓解了设备运行人员的工作压力。而配网自动化系统和新型控制的应用，可以有效地把开关设备的运行状态第一时间、准确地传送到管理人员的后台控制系统之中，能够明显降低工作人员的日常工作量。

3.2 绿色环保优势

为了持续提升电气设备在户外环境中的适应性，需要将更多的有机绝缘材料应用至电气产品的制造过程中。其中，比较典型的材料包括聚氨醋、环氧树脂、陶瓷和硅橡胶等。此外，一些大型的高压开关设备生产厂商不断加大对金属防腐技术的科学研究与实验生产[7]。在相关统计中，在全球范围内，有一半左右的六氟化硫气体被应用到了电力行业之中，尤其在高压开关设备中，应用更为广泛。这些材料由于具有明显的环保性能，使之在这一领域具有了明显的优势。

3.3 少维护优势

近年来，电气高压开关设备的在线监测技术得到了持续的发展和进步，这样一来，电容式分压器和电流传感器等在高压开关设备中的应用变得越来越广泛，使得高压电气设备体积不断缩小，也为设备的少维修和免维修提供了便利条件。长期以来，高压开关设备的维护一直困扰着电力工作者，影响了电网的正常供电。但是，这一技术的出现，使真空断路器中的弹簧操动机构可以达到万次以上，其使用寿命也不断延伸。

4 结束语

近年来，我国的经济水平不断提升，社会各项事业稳步前进。在这种情况下，供电可靠性和有效性对社会的发展至关重要。电气高压开关设备作为电力系统中的重要设备之一，在科研人员的努力下，其运行的安全性与可靠性已经得到了明显的提升，也使得电网的运行更加稳定。当然，为了更好地适应电网的发展趋势，还需要以此为基础，不断进行技术改进和技术改造，尤其在在线监测技术方面要做出更多有价值的工作。文章以此为视角，对电气高压开关设备在线监测技术与优越性进行了分析，得出了一些结论，当然，这些结论还是初步的，需要不断修正和完善。

[1]陈振生.智能高压开关设备的在线监测技术[J].电力设备，2008（3）：5-8.

[2]GB/T11022，1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[S].

[3]洪福贤.电气高压开关设备技术改进的优越性分析[J].机电信息，2012（18）：75-76.

[4]黄雪婷.关于高压开关设备的温升及制造技术的研究分析[J].北京电力高等专科学校学报，2011（12）：34-35.

[5]陈志勇，李伟.智能高压开关设备在线监测方案浅析[J].科技论坛，2011（4）：67.

[6]周华，孟晨，张战军等.智能电网及高压开关设备技术发展[J].电气技术，2010（8）：9-11.

[7]郭兆成.断路器短路开断电流与开断次数的关系及应用[J].高压开关，2007（7）：30-31.

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1003-5168(2014)03-0077-02